工業(yè)企業(yè)溫室氣體排放計算方法和原則

1、化工生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放量計算方法和原則摘要為了應(yīng)對氣候變化，建立一套能夠量化溫室氣體排放的系統(tǒng)是企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排目標的基礎(chǔ)。本文通過介紹國內(nèi)外已有的溫室氣體排放評價與管理的標準，探討符合化工（純堿）企業(yè)自身實際情況的溫室氣體排放計算方法和評價原則?；ぎa(chǎn)品是高耗能的，也是溫室氣體排放的主要來源之一。工業(yè)革命以來，大量的溫室氣體，主要是二氧化碳的排出，導(dǎo)致全球氣溫升高、兩極冰川融化，氣候發(fā)生變化。溫室氣體指的是在大氣中能吸收地面反射的（地面吸收太陽輻射后的熱幅射及地面反射的太陽輻射），并重新發(fā)射熱輻射的一些氣體，如水蒸氣、二氧化碳等。它們的作用類似于溫室截留太陽輻射，并加熱溫室內(nèi)空氣的作用，使

2、地球表面變得更暖。這種溫室氣體使地球變得更溫暖的影響稱為“溫室效應(yīng)”水蒸汽（H20）、二氧化碳（C02）、氧化亞氮（N20）、甲烷（CHJ、氫氟氯碳化物類（CFCs，HFCs，HCFCs）、全氟碳化物（PFCs）及六氟化硫（SF6）、一氧化碳、臭氧等是地球大氣中主要的溫室氣體。水蒸汽（H20）是含量最高的，在大氣壓中約占1到4KPa，地球低層大氣中的水蒸汽氣壓直接受地球海洋表面水的溫度影響，通過大氣形成水循環(huán)由于水蒸汽主要是自然產(chǎn)生的，人類活動產(chǎn)生的水汽量可以忽略不計因此我們現(xiàn)在所說的溫室氣體（GreenhouseGas/GHG）是指二氧化碳（C02）、氧化亞氮（N2O）、甲烷（CHJ、氫氟氯

3、碳化物類（CFCs，HFCs，HCFCs）、全氟碳化物（PFCs）及六氟化硫（SF6）六種。本人于2014年8月份中旬參加了中國石化“化工生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放量計算方法”評價會，現(xiàn)就理解的溫室氣體排放量計算方法和評價原則作一探討。1、術(shù)語和定義1.1 直接溫室氣體排放DirectGHGEmission企業(yè)擁有或控制的排放源，產(chǎn)生的溫室氣體排放。主要是指企業(yè)在正常生產(chǎn)過程中向大氣中排放的溫室氣體，包括固定燃燒排放、移動燃燒排放、工藝排放和逸散排放。1.2 固定燃燒排放StationaryCombustionEmission企業(yè)生產(chǎn)電力、熱力或蒸汽以及加工工藝物流、熱流體等所需要的固定燃燒設(shè)備所造

4、成的排放，如鍋爐、工業(yè)窯爐、熱媒爐、反應(yīng)加熱爐、燃氣輪機、補燃式廢熱鍋爐等等。1.3 移動燃燒排放MobileCombustionEmission企業(yè)運輸工具在使用過程中的排放，如通勤車輛、廠內(nèi)運輸車輛、叉車、鏟車等。1.4 工藝排放ProcessEmission也叫工業(yè)生產(chǎn)過程排放，原材料在工業(yè)生產(chǎn)加工過程中除燃料燃燒之外的物理或化學變化造成的溫室氣體排放。如乙烯氧化生產(chǎn)乙二醇的二氧化碳排放量，己內(nèi)酰胺生產(chǎn)過程中N2O的排放。1.5 逸散排放FugitiveEmission企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備接縫、密封有意或無意泄漏，以及廢水處理等過程中產(chǎn)生的溫室氣體排放，如制冷和空調(diào)器設(shè)備產(chǎn)生的冷媒體泄漏。1.6

5、 能源間接溫室氣體排放indrectGHGemissionrelatedtoEnergy企業(yè)消費的凈購入的電力、凈購入熱力或蒸汽而造成的溫室氣體排放，這些排放不在企業(yè)內(nèi)部產(chǎn)生，不屬于企業(yè)擁有或控制的排放。企業(yè)購入后如轉(zhuǎn)供其他企業(yè)，應(yīng)從購入數(shù)量中扣除。但本企業(yè)產(chǎn)生的直接溫室氣體排放，部分外供其他企業(yè)的電力或熱力，則不應(yīng)從本企業(yè)排放量中扣除。1.7溫室氣體回收利用GHGRecovery由報告主體產(chǎn)生的，但又被回收利用作為原材料或外銷產(chǎn)品從而避免排放到大氣中的二氧化碳。此定義存在分歧，主要是“避免排放到大氣中的二氧化碳”，對報告主體來說是避免排放了，但對最終用戶來說，有可能這些用戶使用后還是排放到大

6、氣中了。因此有些人員認為，如果最終用戶不能避免排放，不能計算回收利用核減量。從鼓勵減排、綜合利用資源考慮，此處不應(yīng)考慮最終用戶的使用情況，因為最終用戶千差萬別且報告主體無法控制。1.8 排放因子EmissionFactor(EF)與活動水平數(shù)據(jù)相對應(yīng)的系數(shù)，對于某個特定的排放源，可用于量化單位活動水平的溫室氣體排放量。排放因子是通過抽樣測量或統(tǒng)計分析獲得，表示在某一給定條件下某一活動水平的代表性排放率。參見下文4.2表，因各種燃料燃燒排放因子變量不容易由企業(yè)直接測量，因此設(shè)置代表性排放率來近似計算。1.9 全球暖化潛值GlobalWarningPotential(GWP)將單位質(zhì)量的某種溫室氣

7、體在給定時間段內(nèi)的輻射強度影響與等量二氧化碳輻射強度影響相關(guān)聯(lián)的系數(shù)。政府間氣候變化專門委員會第一工作組第四次評審報告“自然科學基礎(chǔ)”中給出了各種溫室氣體百年時間尺度上的GWP值，其中二氧化碳GWP值為1。1.10 二氧化碳當量CarbonDioxideEquivalent在幅射強度上與某種溫室氣體單位質(zhì)量相當?shù)亩趸剂?。溫室氣體的二氧化碳當量等于給定氣體總質(zhì)量乘以它的全球暖化潛值。1.11 營運邊界OperationalBoundaries企業(yè)設(shè)定的計算溫室氣體排放量時生產(chǎn)邊界和計算范圍。一般應(yīng)以企業(yè)法人為邊界，核算所有生產(chǎn)設(shè)施產(chǎn)生的溫室氣體排放，包括直接生產(chǎn)系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)和附屬生產(chǎn)系

8、統(tǒng)。2、溫室氣體計算原則化工生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體的排放量計算方法和原則與ISO14061-1相一致。計算排放量的基礎(chǔ)是基于企業(yè)的統(tǒng)計報表，或者分析、測算的數(shù)據(jù)，鼓勵逐漸過渡到實際測量值較精確的數(shù)據(jù)。如無準確的實測數(shù)據(jù)，不同燃料的排放因子或相關(guān)參數(shù)可參照國家統(tǒng)一規(guī)定執(zhí)行。溫室氣體計算以滿足促進溫室氣體的量化、監(jiān)測、報告和驗證的“相關(guān)性”、“完整性”、“一致性”、“透明性”、“準確性”的要求，降低溫室氣體(GHG)的排放，促進碳排放貿(mào)易，促進溫室氣體限額或信用貿(mào)易。相關(guān)性是指溫室氣體的計算清單恰當?shù)胤磻?yīng)了企業(yè)實際溫室氣體排放情況，符合統(tǒng)計、管理、報告以及制定節(jié)能減排計劃等方面的不同需求。完整性是指覆蓋

9、整個企業(yè)營運邊界，包含直接排放和能源間接排放源，有特殊的生產(chǎn)工藝和過程應(yīng)作說明。一致性是指用統(tǒng)一的方法，進行營運邊界設(shè)定、數(shù)據(jù)的采集統(tǒng)計、計算和報告，以及對相關(guān)的因素進行說明。透明性是指有明確的數(shù)據(jù)收集方法和計算過程并對數(shù)據(jù)來源進行說明，恰當指明所引用的核算計算方法學，并披露任何的有關(guān)假定或推定。準確性是指盡量保證在目前可知的范圍內(nèi)，減少計算過程的各種偏差或不確定性。3、溫室氣體計算方法3.1基本的幾種方法全碳物料平衡法物料平衡：產(chǎn)品或物料的理論量與實際用量之間的比較，并適當考慮可允許的正常偏差。如鍋爐原煤燃燒和工業(yè)窯爐煤的燃燒，應(yīng)考慮全碳全碳平衡，除了碳燃燒后的形成二氧化碳，還存在于煙氣飛灰

10、和焦渣中仍沒有燃燒的碳元素成份。全碳物料平衡法適用于溫室氣體產(chǎn)生量與產(chǎn)品需求量相近，相差在5%以上的產(chǎn)品，如純堿、乙二醇、丙烯腈等。如乙二醇的二氧化碳排放量，可以用主原料乙烯中的碳含量，減去總產(chǎn)量乙二醇中的碳含量計算。排放尾氣濃度法排放尾氣濃度法主要適用于排放點集中明確，并且具備了檢測測量數(shù)據(jù)，特別是溫室氣體排放量與產(chǎn)品需要二氧化碳量相差較大的情況部分碳平衡法部分碳平衡法適用于溫室氣體產(chǎn)生量與產(chǎn)品需求量相近，相差在5%以上的產(chǎn)品，如醋酸乙烯裝置等。3.2排放源及溫室氣體種類燃料燃燒排放，含固定燃燒排放和移動燃燒排放。工業(yè)窯爐如石灰窯燃燒焦炭，一般列入固定燃燒排放。工藝排放，即工業(yè)生產(chǎn)過程排放。

11、如果存在硝酸或己二酸等生產(chǎn)過程，還應(yīng)包括這些生產(chǎn)過程中排放的NO。2能源間接溫室氣體排放，即凈購入電力和熱力蒸汽消費引起的co2排放。計算產(chǎn)品的間接溫室氣體排放便于了解企業(yè)實際排放量，方便同行業(yè)比較，計算時直接排放量和間接排放量應(yīng)單列。CO回收利用量，外銷可以從排放量中扣減。2其他溫室氣體排放，即逸散排放源。如汽車冷媒、制冷空調(diào)、消防器材、工業(yè)廢水處理以及化糞池的排放。3.3氨堿廠溫室氣體計算物料平衡法燃料燃燒排放固定燃燒源和移動燃燒源，1萬噸原煤參見4.2常見燃料排放因子。4.2示意表為典型固定燃燒源排放因子，沒有考慮到實際機械不完全燃燒熱損失大小。運輸用柴油和汽油可參見下表：示例：100噸

12、柴油和汽油溫室氣體排放種類活動數(shù)溫室氣原始排中國熱排放因子全球變排放量據(jù)（噸）體種類放因子值EF(kgs/kgo暖潛值(tco2e(kg/kj)(kj/kg)GWP)柴油100C0274100426523.1605131316.05100CH43.9426520.000166250.42100N2O3.9426520.0001662984.96汽油100CO269300430702.9847511298.48100CH425430700.001077252.69100N2O8430700.00034529810.27其中排放因子等于原始因子乘以低位發(fā)熱量。能源間接溫室氣體排放購電量為每1萬度電

13、，排放二氧化碳8.367噸。示例：購入1萬噸低壓蒸汽量溫室氣體排放溫室氣體低壓蒸汽購熱量實煤耗消耗原煤原始排放因子原煤發(fā)熱量排放因子GWP排放當量單位噸GJKG/GJ噸KJ/KG噸CO2100003362055.511866.21107000233692.500514666.4CH100003362055.511866.211233692.3E-05251.1NOc100003362055.511866.211.5233693.5E-0529819.5其中列入典型實煤發(fā)熱量耗23369kJ/kg，對應(yīng)的吉焦實煤耗為55.51kg/GJ，實際排放因子為原因排放因子乘以實煤低位發(fā)熱量再除以109，

14、排放當量4666.4等于實煤1866.21乘以排放因子2.5005。購入熱量應(yīng)以實際值計算，如購入0.5MPa250°C焓為2691KJ/kg，應(yīng)減去環(huán)境20C水焓84KJ/kg，實際1萬噸低壓蒸汽購熱量為26070GJ。實煤耗為供熱單位的供熱標準煤耗，除以原煤折標系數(shù)，如無供熱標準煤耗數(shù)值，可取值39kgce/GJ.逸散排放示例：某公司年逸散排放數(shù)據(jù)排放源活動數(shù)據(jù)(t)溫室氣體種類排放因子GWP排放量(tco2e)空調(diào)及冰柜冷媒48.43HFC-320.0556751798.052.64HFC-1250.055350010133.9109.50HFC-134A0.055110066

15、24.7汽車冷媒0.006HFC-134a0.1514301.3冰水機冷媒0.20HFC-407C0.081773.8528.4冷媒合計18586.3CO2滅火器0.124CO2110.12七氟丙烷滅火系統(tǒng)0.00HFC0.0232200.0SF6高壓開關(guān)0.134SF60.0052280015.3化糞池3323.3CH40.32524227.4工業(yè)廢水處理574.60CH40.25253591.3匯總46420.4其中：工業(yè)廢水處理數(shù)值為含廢物量?；S池排廢物量按人數(shù)計算，其中在公司住宿人數(shù)500人，白班人數(shù)3784人，倒班人數(shù)5836人，總500X40X0.001X1X21+3784X40

16、X0.001X1X21X8/24+5836X40X0.001X1X22.5X8/24=3323.3噸。工藝排放氨堿行業(yè)，在石灰窯中焦炭燃燒分解石灰石，焦炭燃燒基本上屬于按固定燃燒源全部排放；石灰石大部分進入產(chǎn)品，少一部分的二氧化碳進入大氣，計算方法有二種。方法一碳物料平衡法，根據(jù)石灰石量計算二氧化碳排放GEi=cO2排放量(tCO2)=Mxw(CaCO3)xEFxGWP其中：M統(tǒng)計期內(nèi)石灰石消耗總量(不含碎石和返石)，單位為t/年，1321974噸;w(caco3)采購的石灰石所含CaCO3質(zhì)量百分比，如2013年某廠采購的石灰石所含CaCO3質(zhì)量百分比為90.37%；EF排放因子；實質(zhì)是二氧

17、化碳分解量減去進入成品量。其中，EF=W1XW2X(1_W3)W1質(zhì)量比石灰石CO2氣體產(chǎn)生率，取值0.44；W2化學反應(yīng)轉(zhuǎn)化率；此數(shù)據(jù)為假定或經(jīng)驗推定值，石灰石分解率取值約為96%。W3CO2氣體進產(chǎn)品百分比；根據(jù)正常液體內(nèi)石灰石攜帶率為每生產(chǎn)一噸純堿，攜帶68千克100%石灰石進入液體內(nèi)（其中28千克為固體砂石，其他為反應(yīng)碳酸鈣，此數(shù)據(jù)為假定或經(jīng)驗推定值），計算未分解進入液體內(nèi)的石灰石。根據(jù)某廠年總產(chǎn)量，計算未分解進入液體內(nèi)的90.37%石灰石為74330噸。計算出進入液體率5.63%，其他分解率96%，得出石灰石總分解率為90.6%，總分解二氧化碳的476217噸。然后根據(jù)2013年產(chǎn)品

18、產(chǎn)量質(zhì)量989158噸純堿及小蘇打10672噸，倒推得到進入產(chǎn)品的CO2氣體為414941噸，計出CO2氣體進產(chǎn)品百分比W3=87.3%；排放二氧化碳61276噸。GWP全球變暖潛值CO2為1。從以上計算過程看，有多個不確定的數(shù)值。首先統(tǒng)計期內(nèi)石灰石消耗總量（不含碎石和返石）要準確；其次采用采購的石灰石所含CaCO3質(zhì)量百分比也不太準確，石灰石中含有的碳酸鎂沒有考慮，考慮后應(yīng)為96.46%；第三石灰石分解率96%為估算或假定數(shù)據(jù)；第四液體中攜帶的石灰石量也為估計或經(jīng)驗推定值；因此此方法雖然正確，但因多個計量因素的不確定性，數(shù)值不是很準確，容易出假數(shù)據(jù)。如考慮碳酸鎂的質(zhì)量，1321974噸96.

19、46%石灰石分解率90.6%，總分解二氧化碳508309噸，減去成品中414941噸，石灰石分解排放二氧化碳93368噸。方法二碳平衡法，等摩爾當量法根據(jù)化學方程式，我們知道，石灰窯產(chǎn)生的二氧化碳和灰乳中氧化鈣存在定量的摩爾當量關(guān)系。只要知道灰乳產(chǎn)量量比濃度，可以反推二氧化碳分解產(chǎn)生量。公式為：二氧化碳排放量GE（FhiXChiXfsX44/1000-PsiX44/100-PbiX44/84）其中，F(xiàn)hi為灰乳體積量立方米，Chi為灰乳濃度為kmol/m3,fs為含碳酸碳酸鎂后灰乳濃度修正系數(shù)oPsi純堿產(chǎn)量,Pbi小蘇打產(chǎn)量。注：Chi為灰乳濃度為kmol/m3，純堿行業(yè)常用濃度為tt,二者

20、關(guān)系為1tt=0.025kmol/m3o示例，某氨堿裝置石灰石純度90.37%含碳酸鎂1.09%（年數(shù)據(jù)），年生產(chǎn)灰乳總量2587569立方米，灰乳濃度164.73tt，該裝置年生產(chǎn)純堿989158噸，生產(chǎn)小蘇打10672噸，則該裝置二氧化碳排放量為：GEj2587569X164.73X0.025X(90.37/100+6.09/84)/(90.37/100)X44/1000-989158X0.997X44/106-10672X44/84=91539(噸)其中上述有一個假定或推定：即碳酸鎂的分解率和碳酸鈣的分解率相等。4.1全球變暖潛值GWP，維基百科數(shù)據(jù)氣體名稱化學式壽命（年）特定的時間跨度

21、的全球變暖潛能值（GWP）20年100年500年二氧化碳CO.111甲烷CH41272257.6一氧化二氮n2o114289298153二氯二氟甲烷CCl2F210011000109005200二氟一氯甲烷CHCIF21251601810549四氟化碳CF4500005210739011200六氟乙烷C2F61000086301220018200六氟化硫SF°3200163002280032600三氟化氮NF”740123001720020700在溫室氣體排放量計算中，二氧化碳GWP取1,甲烷取25,一氧化二氮取298，HFC視不同種類取值為675、1100、1430、3220、3550，六氟化硫取22800，全氟碳化物（PFCs）也視不同種類取值。4.2常見燃料排放因子，一萬單位原料排放源活動數(shù)據(jù)（噸）溫室氣體種類原始排放因子（kg/Tj）低位實測熱值（kj/k